维普资讯 http://www.cqvip.com ３６ 一液压与气动 ２００７年第９期 种基于单片机控制的机床动力滑台新回路 郝诗明，汪大鹏，唐蒲华，许焰 Ａ Ｎｅｗ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｌｉｄｉｎｇ Ｆｅｅｄ Ｔａｂｌｅ ｗｈｉｃｈ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ Ｍ ｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ ＨＡＯ Ｓｈｉ—ｍｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｄａ—ｐｅｎｇ，ＴＡＮＧ Ｐｕ—ｈｕａ，ＸＵ Ｙａｎ （长沙大学，湖南长沙４１０００３） 摘 要：在已有机床滑台液压回路的基础上，提出了一种新的、用于实现动力滑台运动的两工进速度换 接回路，给出了其组成图和工作原理。新回路使得二工进的调速范围更广，突破了原回路中一工进速度的限 制。采用８９Ｃ５１单片机设计了其控制系统，为液压系统智能化提供了基础。 关键词：动力滑台；控制系统；单片机；液压回路 中图分类号：ＴＨ１３７文献标识码：Ｂ文章编号：１０００—４８５８（２００７）０９—００３６—０２ 目前许多的机床动力滑台采用了液压回路，其控 制部分大多数是电气控制，硬件接线多，使系统可靠 性、工作效率低。液压回路在一工进和二工进速度换 接时，二工进可调节的速度最大不能超过一工进的最 小速度。但是，实际加工过程中，常常遇到二工进的速 度要大于一工进时的速度，因此，本文主要介绍了一种 能实现此过程的液压回路，并以单片机作为液压系统 的控制系统，为机床的数字化控制打好基础。 １新型动力滑台两工进速度换接回路 １．１新回路的组成 与旧回路相比，新回路增加了一个由定差减压 阀１５，节流阀１０、１ １集成的组合阀，一个行程开关 ＳＱ３，将旧回路中的行程阀６替换为由行程开关控制 的换向阀６。 １．２新回路工作原理 设置一两位转换开关，可使液压系统处于自动和 手动控制状态。 其电磁铁动作顺序（表１）为： 快进按启动按钮后，电磁铁１ＹＡ通电，使得阀 ４左位、减压阀１５、阀６右位和阀９右位接入系统，液 压缸差动连接，滑台快速进给。 一图１ａ为原有的二调速阀串联的两工进速度换接 典型回路原理图。图１ｂ为改进后的两工进速度换接 典型回路原理图。 。 ｄ ｄ ｄ ｄ ５Ｑ２ｆ ＳＱ４ＳＱ３ＳＱ２ＳＱ１ ｌ ５ 工进 滑台压下ＳＱ２后，使得电磁铁１ＹＡ、 ４ＹＡ通电，阀４左位、减压阀ｌ５，节流阀１１，换向阀９ 右位接入系统。减压阀１５和节流阀１１构成一调速 阀，通过调整节流阀１１开口的大小，可调整一工进的 速度。节流阀１０对此速度无影响。 二工进滑台压下ＳＱ３后，电磁铁１ＹＡ、３ＹＡ通 电，４ＹＡ断电。阀４左位、减压阀ｌ５，节流阀１０接入 进 羽至 １ ３ＹＡ ３ＹＡ 鞴一 ；¨ｊｌ，；ｉ 薅 盘 …… ３ ！４ 醑 系统。由减压阀ｌ５和节流阀１０构成一新的调速阀， 节流阀１ １对此回路的调速阀无影响，即二工进的速度 收稿１３期：２００７一Ｏ１—２９ ＩＮ１４ 全１ 图１动力滑台液压系统图 作者简介：郝诗明（１９６ｏ－＿），女，湖南澧县人，讲师，主要从事 机械制图及机电一体化的教学与研究。 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００７年第９期 液压与气动 ３７ 不受一工进速度的。 快退当滑台压下行程开关ＳＱ４后，２ＹＡ通电， 其他各电磁铁断电，阀４、阀９、阀６右位接入系统，实 现滑台向右快退。 原位停止当滑台右移压下行程开关ＳＱ１时，所 有电磁铁均断电，阀４中位接入系统，液压缸两腔油路 均被切断，实现滑台的原位停止，泵卸载。 表１新回路电磁铁动作顺序表 、＼、电磁铁 电磁铁 ＼ ＼ １ＹＡ ２ＹＡ ３ＹＡ ４ＹＡ 快进 ＋ 一次工进 ＋ ＋ 二次工进 ＋ ＋ 快 退 ＋ 原位停止 ２基于单片机控制的新回路控制系统 ２．１ 系统的硬件设计 采用ＡＴ８９Ｃ５１单片机，它是一种与ＭＣＳ＿５１产品系 列的指令兼容，片内有４Ｋ字节可在线重复编程快闪只 读存贮器，存贮器可循环写入擦除１０００次，存贮器数据 保存时间长达ｌＯ年，工作电压范围２．７—６ Ｖ，工作时钟 频率０—２４ ＭＨｚ。程序存贮器有三级保护，内部ＲＡＭ 有１２８×８位，３２条可编程输入输出线，２个１６位定时 器计数器。中断结构有５个中断源，２个优先级。 ４个行程控制开关ＳＱ１、ＳＱ２、ＳＱ３、ＳＱ４与或非门 ＣＤ４００２相联，接单片机的ＩＮＴＯ脚，可实现中断响应 控制，使得中断响应时间短，控制迅速。单片机Ｐ１．０、 Ｐ１．２、Ｐ１．４、Ｐ１．６脚作为输入位，Ｐ１．１、Ｐ１．３、Ｐ１．５、 Ｐ１．７脚作为输出位。Ｐ１．０、Ｐ１．２、Ｐ１．４、Ｐ１．６初始状 态为低电平，一旦某一个行程控制开关被压下，相应的 输入线就由低电平变为高电平，经或非门后，使ＩＮＴＯ 脚变为低电平引发中断，从而可发出相应的指令，控制 输出位Ｐ１．１、Ｐ１．３、Ｐ１．５、Ｐ１．７脚的电平。此４输出 位上均连接有４个固态继电器ＳＳＲ，分别控制电磁铁 １ＹＡ、２ＹＡ、３ＹＡ、４ＹＡ的通电状况，从而控制液压回路 的换接。ＳＳＲ采用两端输入，两端输出，中间采用的是 光耦合器隔离。它是一种新型无触点电子继电器，其 输入端仅要求输入很小的控制电流，就可使输出端的 ２２０Ｖ交流电导通。对于表１中新回路电磁铁动作顺 序表的通电状态，完全可以由单片机的中断执行程序 控制。硬件电路示意图如图２。 图２硬件原理图 ２．２单片机控制系统的软件设计 程序流程见图３。 图３程序流程 ３结论 新的液压回路的两次工进速度可以任意调整，彼 此互不影响，提高了动力滑台的速度调整范围，工作适 应范围更广，从而提高了工作效率和经济效率。在采 用单片机和ＳＳＲ作为控制系统后，改变了传统的继电 器体积大、重量重的特点，控制灵活。由于采用的是数 字化的电路，更容易与数字化的设备结合，适应了设备 发展的潮流。 参考文献： ［１］章宏甲，等．液压传动［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９９． ［２］许焰，汪大鹏．动力滑台两工进速度换接新回及其控制 系统设计［Ｊ］．制造技术与机床，２￣５（６）． ［３］李朝青．单片机原理及接口技术［Ｍ］．北京：航空航天大 学出版社，２００５． ［４］吴金戌，等．８０５ｌ单片机实践与应用［Ｍ］．北京：清华大 学出版社，２００２．
